Создание центра прототипирования

 

ПРОЕКТ

«СОЗДАНИЕ ЦЕНТРА ПРОТОТИПИРОВАНИЯ»

 

 

на базе Бизнес-парка ЧОУ ВПО Организация центра прототипирования

СКИБИИТ

 

Инициатор: ЧОУ  ВПО «Северо-Кавказский институт бизнеса, инженерных и информационных технологий»

Армавир

2011

1. Обоснование

Прототипирование всегда было весьма долгим и сложным процессом, сопровождаемым большим количеством ошибок. Современные темпы развития технологий требуют с высокой точностью, в кратчайшие сроки и с наименьшими затратами создавать реалистичные 3d модели, отвечающие различным запросам потребителей. Благодаря использованию трехмерной печати можно повысить качество работы с клиентами, демонстрируя полноценные прототипы продукции. Используется данная технология и в трехмерной рекламе. При этом возможно совместное использование двух- и трехмерной печати для повышения интереса потенциальных клиентов.

2. Цели и задачи

Целью проекта, является организация центра быстрого прототипирования, для обеспечения предприятий региона доступом к интегрированной среде быстрого прототипирования, для сокращения времени и затрат  на разработку моделей. Кроме того, использование моделей для презентации продукции и услуг, позволит предприятиям повысить эффективность взаимодействия с клиентами и партнерами.

К задачам проекта относятся:

1. Анализ возможностей, реализуемых при использовании быстрого прототипирования.
2. Обзор существующих технологий быстрого прототипирования.
3. Выбор наиболее оптимальной технологии.
4. Обзор оборудования и программного обеспечения, необходимого для изготовления 3D-моделей.

 

 

 

 

3. Содержание бизнес-идеи и ее реализация

Центр прототипирования изделий из композиционных материалов и нанесения покрытий планируется создать на базе  «Бизнес-парка» ЧОУ ВПО СКИБИИТ. Центр создается для обеспечения малых и средних инновационных предприятий города Армавира и близлежащих районов к интегрированной среде «проектирование - подготовка производства - опытное производство» для сокращения времени и стоимости разработки новых изделий из полимерных материалов, металлов и композиционных материалов.

Сфера бизнеса:

• промышленность;
• производство пластмассовых изделий
• архитектура;
• дизайн;
• реклама;
• медицина;
• приборостроение;

Услуги / Технологии Центра прототипирования  

• Объемное сканирование и оцифровка объектов.
• Изготовление прототипов:
• функциональные и дизайн модели из полиамида;
• выплавляемые модели для точного литья;
• песчаные формы для литья металлов;
• быстрые пресс-формы для литья пластмасс под давлением.
• функциональные и дизайн модели;
• мастер-модели;
• выплавляемые модели для ювелирных работ.
• дизайн модели;
• выплавляемые модели для точного литья.

 

 Программное обеспечение  Центра Прототипирования

1. Microsoft Office
2. Антивирус Kaspersky
3. ПО сопровождения
4. ПО по 3D-моделированию (3D MAX)

 

 Оборудование  Центра прототипирования 

1. 3d – плоттер ZCorp 450
2. 3d-сканер
3. 3d- манипулятор
4. МФУ OCE
5. 2 ПК с установленным ПО для работы в 3D

 

 Само по себе 3d моделирование  является обязательным этапом при создании сложных технологических объектов и архитектурных форм. Ранее трёхмерная модель первоначально разрабатывалась  в электронном виде, который затем  реализовывался в твёрдой копии. Всё это требовало значительных затрат времени и труда. В настоящее  время этот процесс может быть значительно ускорен благодаря  технологии быстрого прототипирования. Наибольшее распространение получил другой термин – «трехмерная печать» (3D печать). Для этого используется специальное оборудование – 3D принтер.

Достоинства 3D печати.

Главное достоинство перед обычными способами создания макетов является высокая скорость работы, например, для того, чтобы создать модель вручную может понадобиться несколько недель или даже месяцев, в зависимости от сложности изделия. В результате значительно повышаются затраты на разработку, увеличиваются сроки выпуска готовой продукции. Данный недостаток практически полностью отсутствует при использовании современной технологии быстрого прототипирования. Ведь с её помощью практически за несколько часов или дней (в зависимости от сложности) можно получить готовый макет. Теперь рассмотрим вопрос, для чего же нужна 3D печать и в каких сферах она используется. Конечно основная сфера использования – промышленность. Прототип даёт возможность увидеть, каким образом модель будет выглядеть в реальности. Таким образом, можно оценить все достоинства и недостатки готовой детали на этапе проектирования. Таким образом, можно будет значительно снизить вероятность попадания некачественной, или имеющей эстетические дефекты, продукции потребителю.

Использование 3D печати.

В первую очередь, это возможность  оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность  скрытых ошибок перед запуском изделия  в серию. Таким образом, можно  сэкономить значительное количество финансовых средств благодаря сокращению цикла производства. Очень важно, что наличие готовой модели даёт возможность проведения различных тестов до запуска в производство окончательного варианта. В том числе возможно и проведение тестов, которые не рекомендуются к проведению на готовом изделии. Возможность быстрого создания необходимого количества учебных моделей даёт возможность решить много проблем образования. Помимо этого 3D печать широко применяется в медицине для создания макетов внутренних органов человека, протезов и имплантатов. Высокую заинтересованность вызывают и маркетинговые аспекты 3D печати. Благодаря ей можно повысить качество работы с клиентами, демонстрируя полноценные прототипы продукции. Используется данная технология и в трехмерной рекламе. При этом возможно совместное использование двух- и трехмерной печати для повышения интереса потенциальных клиентов. Среди экзотических вариантов использования 3D печати следует отметить производство обуви. Пока что данная услуга рассчитана на профессиональных спортсменов. Нога будущего владельца сканируется лазером для создания цифровой модели. На основании этой информации и «выращивается» обувь путём послойного лазерного спекания. Можно смело сказать о том, что 3D печать является одной из наиболее перспективных технологий, которая позволит сэкономить огромное количество времени и сил инженерам и дизайнерам. Современные технологии вполне могутобеспечить потребности любого производства в создании качественных трехмерных моделей и значительно повысить эффективность его работы.

Трехмерные принтеры ZCorp очень хорошо подходят для создания мастер моделей, по которым затем изготавливаются силиконовые формы.   Благодаря гладким  поверхностям и  точности изготовления мастер моделей конечные отливки обладают высоким качеством. Так же необходимо отметить простоту процесса и возможность изготавливать силиконовые формы с минимальным количеством дополнительного оборудования – необходимо иметь только вакуумный шкаф и  миксер для заливки полиуретановых смол.

 

 

 

 

 

БЫСТРОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОТОТИПОВ. Технология реализации.

Изготовление моделей и прототипов возможно с применением SLA, SLS, MJM и PSL технологий

SLA- Stereo Lithography Apparatus, стереолитография

Стереолитография – технология изготовления пластиковых деталей по компьютерной трёхмерной модели. Технология подразумевает использование в качестве модельного материала специального фотополимера – светочувствительной смолы. Основой в данном процессе является ультрафиолетовый лазер, который последовательно переводит поперечные сечения модели на поверхность емкости со светочувствительной смолой. Фотополимер затвердевает только в том месте, где прошел лазерный луч. Затем новый слой смолы наносится на затвердевший слой, и новый контур намечается лазером. Процесс повторяется до завершения построения модели.

Точные стереолитографические модели, созданные по компьютерной трёхмерной модели, позволяют:

• оценивать конструкцию и внешний вид разрабатываемых изделий;
• проверять собираемость и работоспособность конструкций;
• получать металлические детали, пресс-формы и штампы литьем по выжигаемым моделям;
• быстро изготавливать оснастку для опытных образцов, эластичные силиконовые и металлополимерные формы, литые штампы;

 

MJM –  Multi Jet Modelling, построение модели путем нанесения расплавленного материала с помощью многоструйных головок (по типу струйных принтеров) 

Модельный материал – литейный воск. Применяется для непосредственного  выращивания восковой модели и дальнейшего  получения металлической отливки  методом литья в оболочковые  или гипсокерамические формы. Обеспечивает возможность быстрого получения отливки из металла без изготовления литейной оснастки.

PSL - Plastic Sheet Lamination, построение модели путем послойного склеивания ПВХ-пленки

PSL - Plastic Sheet Lamination – послойное склеивание пленочных материалов, например, полимерной пленки или ламинированной бумаги с последующим формированием («вырезанием») модели с помощью лазерного луча или режущего инструмента. Модельным материалом служит полихлорвиниловая пленка толщиной 0,15 мм пяти цветов: полупрозрачная (янтарная), красная, синяя, кремовая, черная. Формирование модели производится путем последовательного склеивания слоев пленки и вырезания контура модели с помощью лезвия, закрепленного на подвижной головке.

Модель строится на специальной  магнитной подложке, устанавливаемой  на подвижной (вверх-вниз) платформе. Клеевой  состав наносится на всю поверхность  слоя пленки, а в те места, где  после построения необходимо обеспечить легкое удаление пленки, наносится  «анти-клей». Т. е. тело модели формируется за счет последовательного склеивания пленки, а «пустоты» остаются не склеенными, чтобы обеспечить легкое удаление «лишней» пленки из этих «пустот» в процессе пост-обработки. Анти-клей наносится с помощью специальных «карандашей» или «фломастеров» с различным диаметром стержня 1, 3 и 6 мм. В зависимости от размеров полости модели, которую необходимо сформировать, используется соответствующего размера фломастер.

Рассмотренные технологии эффективны, но для реализации проекта наиболее оптимальной была выбрана технология SLS.

 

 

 SLS - Selective Laser Sintering, селективное лазерное спекание порошковых материалов по данным компьютерного проектирования.

Основной установкой является установка Z corporation, которая представляет собой послойное “выращивание” объекта, где основой является композитный материал на основе гипсового порошка - который слой за слоем пропитывается специальным связующим веществом.

Процесс изготовления модели выглядит примерно так. По предоставляемому эскизу в программе 3D-моделирования строится трёхмерная модель. Заметим, что эта модель строится с учётом всей специфики моделирования. На этом этапе также можно определить вес будущего изделия. Далее модель переводится в формат, для работы с 3d-оъектами, как правило, STL, и отправляется на машину прототипирования .

В конечном итоге вы получаете  изделие из полимера или воска  с абсолютно точной геометрией всех форм, зеркальных отображений одинаковых элементов и т.д. С этой физической модели вы можете сразу сделать силиконовую форму, либо сделать отливку из металла с последующим снятием пресс-формы.